Exercises in Computational Mathematics with MATLAB

Author: Tom Lyche,Jean-Louis Merrien

Publisher: Springer

ISBN: 366243511X

Category: Mathematics

Page: 372

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Designed to provide tools for independent study, this book contains student-tested mathematical exercises joined with MATLAB programming exercises. Most chapters open with a review followed by theoretical and programming exercises, with detailed solutions provided for all problems including programs. Many of the MATLAB exercises are presented as Russian dolls: each question improves and completes the previous program and results are provided to validate the intermediate programs. The book offers useful MATLAB commands, advice on tables, vectors, matrices and basic commands for plotting. It contains material on eigenvalues and eigenvectors and important norms of vectors and matrices including perturbation theory; iterative methods for solving nonlinear and linear equations; polynomial and piecewise polynomial interpolation; Bézier curves; approximations of functions and integrals and more. The last two chapters considers ordinary differential equations including two point boundary value problems, and deal with finite difference methods for some partial differential equations. The format is designed to assist students working alone, with concise Review paragraphs, Math Hint footnotes on the mathematical aspects of a problem and MATLAB Hint footnotes with tips on programming.

Wissenschaftliches Rechnen mit MATLAB

Author: Alfio Quarteroni,Fausto Saleri

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3540293078

Category: Mathematics

Page: 269

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Aus den Rezensionen der englischen Auflage: Dieses Lehrbuch ist eine Einführung in das Wissenschaftliche Rechnen und diskutiert Algorithmen und deren mathematischen Hintergrund. Angesprochen werden im Detail nichtlineare Gleichungen, Approximationsverfahren, numerische Integration und Differentiation, numerische Lineare Algebra, gewöhnliche Differentialgleichungen und Randwertprobleme. Zu den einzelnen Themen werden viele Beispiele und Übungsaufgaben sowie deren Lösung präsentiert, die durchweg in MATLAB formuliert sind. Der Leser findet daher nicht nur die graue Theorie sondern auch deren Umsetzung in numerischen, in MATLAB formulierten Code. MATLAB select 2003, Issue 2, p. 50. [Die Autoren] haben ein ausgezeichnetes Werk vorgelegt, das MATLAB vorstellt und eine sehr nützliche Sammlung von MATLAB Funktionen für die Lösung fortgeschrittener mathematischer und naturwissenschaftlicher Probleme bietet. [...] Die Präsentation des Stoffs ist durchgängig gut und leicht verständlich und beinhaltet Lösungen für die Übungen am Ende jedes Kapitels. Als exzellenter Neuzugang für Universitätsbibliotheken- und Buchhandlungen wird dieses Buch sowohl beim Selbststudium als auch als Ergänzung zu anderen MATLAB-basierten Büchern von großem Nutzen sein. Alles in allem: Sehr empfehlenswert. Für Studenten im Erstsemester wie für Experten gleichermassen. S.T. Karris, University of California, Berkeley, Choice 2003.

Mathematik und Technologie

Author: Christiane Rousseau,Yvan Saint-Aubin

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3642300928

Category: Mathematics

Page: 609

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Zusammen mit der Abstraktion ist die Mathematik das entscheidende Werkzeug für technologische Innovationen. Das Buch bietet eine Einführung in zahlreiche Anwendungen der Mathematik auf dem Gebiet der Technologie. Meist werden moderne Anwendungen dargestellt, die heute zum Alltag gehören. Die mathematischen Grundlagen für technologische Anwendungen sind dabei relativ elementar, was die Leistungsstärke der mathematischen Modellbildung und der mathematischen Hilfsmittel beweist. Mit zahlreichen originellen Übungen am Ende eines jeden Kapitels.

Methods of Applied Mathematics with a MATLAB Overview

Author: Jon H. Davis

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 0817681981

Category: Mathematics

Page: 721

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Broadly organized around the applications of Fourier analysis, "Methods of Applied Mathematics with a MATLAB Overview" covers both classical applications in partial differential equations and boundary value problems, as well as the concepts and methods associated to the Laplace, Fourier, and discrete transforms. Transform inversion problems are also examined, along with the necessary background in complex variables. A final chapter treats wavelets, short-time Fourier analysis, and geometrically-based transforms. The computer program MATLAB is emphasized throughout, and an introduction to MATLAB is provided in an appendix. Rich in examples, illustrations, and exercises of varying difficulty, this text can be used for a one- or two-semester course and is ideal for students in pure and applied mathematics, physics, and engineering.

A First Course in Applied Mathematics

Author: Jorge Rebaza

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 1118229622

Category: Mathematics

Page: 439

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Explore real–world applications of selected mathematical theory, concepts, and methods Exploring related methods that can be utilized in various fields of practice from science and engineering to business, A First Course in Applied Mathematics details how applied mathematics involves predictions, interpretations, analysis, and mathematical modeling to solve real–world problems. Written at a level that is accessible to readers from a wide range of scientific and engineering fields, the book masterfully blends standard topics with modern areas of application and provides the needed foundation for transitioning to more advanced subjects. The author utilizes MATLAB® to showcase the presented theory and illustrate interesting real–world applications to Google′s web page ranking algorithm, image compression, cryptography, chaos, and waste management systems. Additional topics covered include: Linear algebra Ranking web pages Matrix factorizations Least squares Image compression Ordinary differential equations Dynamical systems Mathematical models Throughout the book, theoretical and applications–oriented problems and exercises allow readers to test their comprehension of the presented material. An accompanying website features related MATLAB® code and additional resources. A First Course in Applied Mathematics is an ideal book for mathematics, computer science, and engineering courses at the upper–undergraduate level. The book also serves as a valuable reference for practitioners working with mathematical modeling, computational methods, and the applications of mathematics in their everyday work.

Elementary Mathematical and Computational Tools for Electrical and Computer Engineers Using MATLAB

Author: Jamal T. Manassah

Publisher: CRC Press

ISBN: 1466588241

Category: Technology & Engineering

Page: 368

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Engineers around the world depend on MATLAB for its power, usability, and outstanding graphics capabilities. Yet too often, engineering students are either left on their own to acquire the background they need to use MATLAB, or they must learn the program concurrently within an advanced course. Both of these options delay students from solving realistic design problems, especially when they do not have a text focused on applications relevant to their field and written at the appropriate level of mathematics. Ideal for use as a short-course textbook and for self-study Elementary Mathematical and Computational Tools for Electrical and Computer Engineers Using MATLAB fills that gap. Accessible after just one semester of calculus, it introduces the many practical analytical and numerical tools that are essential to success both in future studies and in professional life. Sharply focused on the needs of the electrical and computer engineering communities, the text provides a wealth of relevant exercises and design problems. Changes in MATLAB's version 6.0 are included in a special addendum. The lack of skills in fundamental quantitative tools can seriously impede progress in one's engineering studies or career. By working through this text, either in a lecture/lab environment or by themselves, readers will not only begin mastering MATLAB, but they will also hone their analytical and computational skills to a level that will help them to enjoy and succeed in subsequent electrical and computer engineering pursuits.

Matlab für Dummies

Author: Jim Sizemore

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 352780871X

Category: Computers

Page: 416

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Ob Naturwissenschaftler, Mathematiker, Ingenieur oder Datenwissenschaftler - mit MATLAB haben Sie ein mächtiges Tool in der Hand, das Ihnen die Arbeit mit Ihren Daten erleichtert. Aber wie das mit manch mächtigen Dingen so ist - es ist auch ganz schön kompliziert. Aber keine Sorge! Jim Sizemore führt Sie in diesem Buch Schritt für Schritt an das Programm heran - von der Installation und den ersten Skripten bis hin zu aufwändigen Berechnungen, der Erstellung von Grafiken und effizienter Fehlerbehebung. Sie werden begeistert sein, was Sie mit MATLAB alles anstellen können.

Finite-Elemente-Methoden

Author: Klaus-Jürgen Bathe

Publisher: Springer Verlag

ISBN: 9783540668060

Category: Technology & Engineering

Page: 1253

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Dieses Lehr- und Handbuch behandelt sowohl die elementaren Konzepte als auch die fortgeschrittenen und zukunftsweisenden linearen und nichtlinearen FE-Methoden in Statik, Dynamik, Festkörper- und Fluidmechanik. Es wird sowohl der physikalische als auch der mathematische Hintergrund der Prozeduren ausführlich und verständlich beschrieben. Das Werk enthält eine Vielzahl von ausgearbeiteten Beispielen, Rechnerübungen und Programmlisten. Als Übersetzung eines erfolgreichen amerikanischen Lehrbuchs hat es sich in zwei Auflagen auch bei den deutschsprachigen Ingenieuren etabliert. Die umfangreichen Änderungen gegenüber der Vorauflage innerhalb aller Kapitel - vor allem aber der fortgeschrittenen - spiegeln die rasche Entwicklung innerhalb des letzten Jahrzehnts auf diesem Gebiet wieder.

Mathematics for Neuroscientists

Author: Fabrizio Gabbiani,Steven James Cox

Publisher: Academic Press

ISBN: 0128019069

Category: Science

Page: 628

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Mathematics for Neuroscientists, Second Edition, presents a comprehensive introduction to mathematical and computational methods used in neuroscience to describe and model neural components of the brain from ion channels to single neurons, neural networks and their relation to behavior. The book contains more than 200 figures generated using Matlab code available to the student and scholar. Mathematical concepts are introduced hand in hand with neuroscience, emphasizing the connection between experimental results and theory. Fully revised material and corrected text Additional chapters on extracellular potentials, motion detection and neurovascular coupling Revised selection of exercises with solutions More than 200 Matlab scripts reproducing the figures as well as a selection of equivalent Python scripts

Numerical Linear Algebra with Applications

Using MATLAB

Author: William Ford

Publisher: Academic Press

ISBN: 0123947847

Category: Mathematics

Page: 628

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Numerical Linear Algebra with Applications is designed for those who want to gain a practical knowledge of modern computational techniques for the numerical solution of linear algebra problems, using MATLAB as the vehicle for computation. The book contains all the material necessary for a first year graduate or advanced undergraduate course on numerical linear algebra with numerous applications to engineering and science. With a unified presentation of computation, basic algorithm analysis, and numerical methods to compute solutions, this book is ideal for solving real-world problems. The text consists of six introductory chapters that thoroughly provide the required background for those who have not taken a course in applied or theoretical linear algebra. It explains in great detail the algorithms necessary for the accurate computation of the solution to the most frequently occurring problems in numerical linear algebra. In addition to examples from engineering and science applications, proofs of required results are provided without leaving out critical details. The Preface suggests ways in which the book can be used with or without an intensive study of proofs. This book will be a useful reference for graduate or advanced undergraduate students in engineering, science, and mathematics. It will also appeal to professionals in engineering and science, such as practicing engineers who want to see how numerical linear algebra problems can be solved using a programming language such as MATLAB, MAPLE, or Mathematica. Six introductory chapters that thoroughly provide the required background for those who have not taken a course in applied or theoretical linear algebra Detailed explanations and examples A through discussion of the algorithms necessary for the accurate computation of the solution to the most frequently occurring problems in numerical linear algebra Examples from engineering and science applications

Computational Mathematical Modeling

An Integrated Approach Across Scales

Author: Daniela Calvetti,Erkki Somersalo

Publisher: SIAM

ISBN: 1611972477

Category: Mathematics

Page: 234

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Interesting real-world mathematical modelling problems are complex and can usually be studied at different scales. The scale at which the investigation is carried out is one of the factors that determines the type of mathematics most appropriate to describe the problem. The book concentrates on two modelling paradigms: the macroscopic, in which phenomena are described in terms of time evolution via ordinary differential equations; and the microscopic, which requires knowledge of random events and probability. The exposition is based on this unorthodox combination of deterministic and probabilistic methodologies, and emphasizes the development of computational skills to construct predictive models. To elucidate the concepts, a wealth of examples, self-study problems, and portions of MATLAB code used by the authors are included. This book, which has been extensively tested by the authors for classroom use, is intended for students in mathematics and the physical sciences at the advanced undergraduate level and above.

Fundamentals of Numerical Computation

Author: Tobin A. Driscoll,Richard J. Braun

Publisher: SIAM

ISBN: 1611975085

Category: Science

Page: 553

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Fundamentals of Numerical Computation is an advanced undergraduate-level introduction to the mathematics and use of algorithms for the fundamental problems of numerical computation: linear algebra, finding roots, approximating data and functions, and solving differential equations. The book is organized with simpler methods in the first half and more advanced methods in the second half, allowing use for either a single course or a sequence of two courses. The authors take readers from basic to advanced methods, illustrating them with over 200 self-contained MATLAB functions and examples designed for those with no prior MATLAB experience. Although the text provides many examples, exercises, and illustrations, the aim of the authors is not to provide a cookbook per se, but rather an exploration of the principles of cooking. The authors have developed an online resource that includes well-tested materials related to every chapter. Among these materials are lecture-related slides and videos, ideas for student projects, laboratory exercises, computational examples and scripts, and all the functions presented in the book. The book is intended for advanced undergraduates in math, applied math, engineering, or science disciplines, as well as for researchers and professionals looking for an introduction to a subject they missed or overlooked in their education.

Explorations of Mathematical Models in Biology with MATLAB

Author: Mazen Shahin

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 1118548531

Category: Science

Page: 304

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Explore and analyze the solutions of mathematical models from diverse disciplines As biology increasingly depends on data, algorithms, and models, it has become necessary to use a computing language, such as the user-friendly MATLAB, to focus more on building and analyzing models as opposed to configuring tedious calculations. Explorations of Mathematical Models in Biology with MATLAB provides an introduction to model creation using MATLAB, followed by the translation, analysis, interpretation, and observation of the models. With an integrated and interdisciplinary approach that embeds mathematical modeling into biological applications, the book illustrates numerous applications of mathematical techniques within biology, ecology, and environmental sciences. Featuring a quantitative, computational, and mathematical approach, the book includes: Examples of real-world applications, such as population dynamics, genetics, drug administration, interacting species, and the spread of contagious diseases, to showcase the relevancy and wide applicability of abstract mathematical techniques Discussion of various mathematical concepts, such as Markov chains, matrix algebra, eigenvalues, eigenvectors, first-order linear difference equations, and nonlinear first-order difference equations Coverage of difference equations to model a wide range of real-life discrete time situations in diverse areas as well as discussions on matrices to model linear problems Solutions to selected exercises and additional MATLAB codes Explorations of Mathematical Models in Biology with MATLAB is an ideal textbook for upper-undergraduate courses in mathematical models in biology, theoretical ecology, bioeconomics, forensic science, applied mathematics, and environmental science. The book is also an excellent reference for biologists, ecologists, mathematicians, biomathematicians, and environmental and resource economists.

Orthogonal Polynomials in MATLAB

Exercises and Solutions

Author: Walter Gautschi

Publisher: SIAM

ISBN: 1611974291

Category: Science

Page: 335

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Techniques for generating orthogonal polynomials numerically have appeared only recently, within the last 30 or so years. Orthogonal Polynomials in MATLAB: Exercises and Solutions describes these techniques and related applications, all supported by MATLAB programs, and presents them in a unique format of exercises and solutions designed by the author to stimulate participation. Important computational problems in the physical sciences are included as models for readers to solve their own problems.

Algorithmen - Eine Einführung

Author: Thomas H. Cormen,Charles E. Leiserson,Ronald Rivest,Clifford Stein

Publisher: Walter de Gruyter GmbH & Co KG

ISBN: 3110522012

Category: Computers

Page: 1339

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Der "Cormen" bietet eine umfassende und vielseitige Einführung in das moderne Studium von Algorithmen. Es stellt viele Algorithmen Schritt für Schritt vor, behandelt sie detailliert und macht deren Entwurf und deren Analyse allen Leserschichten zugänglich. Sorgfältige Erklärungen zur notwendigen Mathematik helfen, die Analyse der Algorithmen zu verstehen. Den Autoren ist es dabei geglückt, Erklärungen elementar zu halten, ohne auf Tiefe oder mathematische Exaktheit zu verzichten. Jedes der weitgehend eigenständig gestalteten Kapitel stellt einen Algorithmus, eine Entwurfstechnik, ein Anwendungsgebiet oder ein verwandtes Thema vor. Algorithmen werden beschrieben und in Pseudocode entworfen, der für jeden lesbar sein sollte, der schon selbst ein wenig programmiert hat. Zahlreiche Abbildungen verdeutlichen, wie die Algorithmen arbeiten. Ebenfalls angesprochen werden Belange der Implementierung und andere technische Fragen, wobei, da Effizienz als Entwurfskriterium betont wird, die Ausführungen eine sorgfältige Analyse der Laufzeiten der Programme mit ein schließen. Über 1000 Übungen und Problemstellungen und ein umfangreiches Quellen- und Literaturverzeichnis komplettieren das Lehrbuch, dass durch das ganze Studium, aber auch noch danach als mathematisches Nachschlagewerk oder als technisches Handbuch nützlich ist. Für die dritte Auflage wurde das gesamte Buch aktualisiert. Die Änderungen sind vielfältig und umfassen insbesondere neue Kapitel, überarbeiteten Pseudocode, didaktische Verbesserungen und einen lebhafteren Schreibstil. So wurden etwa - neue Kapitel zu van-Emde-Boas-Bäume und mehrfädigen (engl.: multithreaded) Algorithmen aufgenommen, - das Kapitel zu Rekursionsgleichungen überarbeitet, sodass es nunmehr die Teile-und-Beherrsche-Methode besser abdeckt, - die Betrachtungen zu dynamischer Programmierung und Greedy-Algorithmen überarbeitet; Memoisation und der Begriff des Teilproblem-Graphen als eine Möglichkeit, die Laufzeit eines auf dynamischer Programmierung beruhender Algorithmus zu verstehen, werden eingeführt. - 100 neue Übungsaufgaben und 28 neue Problemstellungen ergänzt. Umfangreiches Dozentenmaterial (auf englisch) ist über die Website des US-Verlags verfügbar.

Statistik-Workshop für Programmierer

Author: Allen B. Downey

Publisher: O'Reilly Germany

ISBN: 3868993436

Category: Computers

Page: 160

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Wenn Sie programmieren können, beherrschen Sie bereits Techniken, um aus Daten Wissen zu extrahieren. Diese kompakte Einführung in die Statistik zeigt Ihnen, wie Sie rechnergestützt, anstatt auf mathematischem Weg Datenanalysen mit Python durchführen können. Praktischer Programmier-Workshop statt grauer Theorie: Das Buch führt Sie anhand eines durchgängigen Fallbeispiels durch eine vollständige Datenanalyse -- von der Datensammlung über die Berechnung statistischer Kennwerte und Identifikation von Mustern bis hin zum Testen statistischer Hypothesen. Gleichzeitig werden Sie mit statistischen Verteilungen, den Regeln der Wahrscheinlichkeitsrechnung, Visualisierungsmöglichkeiten und vielen anderen Arbeitstechniken und Konzepten vertraut gemacht. Statistik-Konzepte zum Ausprobieren: Entwickeln Sie über das Schreiben und Testen von Code ein Verständnis für die Grundlagen von Wahrscheinlichkeitsrechnung und Statistik: Überprüfen Sie das Verhalten statistischer Merkmale durch Zufallsexperimente, zum Beispiel indem Sie Stichproben aus unterschiedlichen Verteilungen ziehen. Nutzen Sie Simulationen, um Konzepte zu verstehen, die auf mathematischem Weg nur schwer zugänglich sind. Lernen Sie etwas über Themen, die in Einführungen üblicherweise nicht vermittelt werden, beispielsweise über die Bayessche Schätzung. Nutzen Sie Python zur Bereinigung und Aufbereitung von Rohdaten aus nahezu beliebigen Quellen. Beantworten Sie mit den Mitteln der Inferenzstatistik Fragestellungen zu realen Daten.

Foundations of Mathematical and Computational Economics

Author: Kamran Dadkhah

Publisher: Springer Science & Business Media

ISBN: 9783642137488

Category: Business & Economics

Page: 542

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This is a book on the basics of mathematics and computation and their uses in economics for modern day students and practitioners. The reader is introduced to the basics of numerical analysis as well as the use of computer programs such as Matlab and Excel in carrying out involved computations. Sections are devoted to the use of Maple in mathematical analysis. Examples drawn from recent contributions to economic theory and econometrics as well as a variety of end of chapter exercises help to illustrate and apply the presented concepts.

Introduction to Computation and Modeling for Differential Equations

Author: Lennart Edsberg

Publisher: John Wiley & Sons

ISBN: 1119018463

Category: Mathematics

Page: 288

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Uses mathematical, numerical, and programming tools to solve differential equations for physical phenomena and engineering problems Introduction to Computation and Modeling for Differential Equations, Second Edition features the essential principles and applications of problem solving across disciplines such as engineering, physics, and chemistry. The Second Edition integrates the science of solving differential equations with mathematical, numerical, and programming tools, specifically with methods involving ordinary differential equations; numerical methods for initial value problems (IVPs); numerical methods for boundary value problems (BVPs); partial differential equations (PDEs); numerical methods for parabolic, elliptic, and hyperbolic PDEs; mathematical modeling with differential equations; numerical solutions; and finite difference and finite element methods. The author features a unique “Five-M” approach: Modeling, Mathematics, Methods, MATLAB®, and Multiphysics, which facilitates a thorough understanding of how models are created and preprocessed mathematically with scaling, classification, and approximation and also demonstrates how a problem is solved numerically using the appropriate mathematical methods. With numerous real-world examples to aid in the visualization of the solutions, Introduction to Computation and Modeling for Differential Equations, Second Edition includes: New sections on topics including variational formulation, the finite element method, examples of discretization, ansatz methods such as Galerkin’s method for BVPs, parabolic and elliptic PDEs, and finite volume methods Numerous practical examples with applications in mechanics, fluid dynamics, solid mechanics, chemical engineering, heat conduction, electromagnetic field theory, and control theory, some of which are solved with computer programs MATLAB and COMSOL Multiphysics® Additional exercises that introduce new methods, projects, and problems to further illustrate possible applications A related website with select solutions to the exercises, as well as the MATLAB data sets for ordinary differential equations (ODEs) and PDEs Introduction to Computation and Modeling for Differential Equations, Second Edition is a useful textbook for upper-undergraduate and graduate-level courses in scientific computing, differential equations, ordinary differential equations, partial differential equations, and numerical methods. The book is also an excellent self-study guide for mathematics, science, computer science, physics, and engineering students, as well as an excellent reference for practitioners and consultants who use differential equations and numerical methods in everyday situations.

Numerische Simulation in der Moleküldynamik

Numerik, Algorithmen, Parallelisierung, Anwendungen

Author: Michael Griebel,Stephan Knapek,Gerhard Zumbusch,Attila Caglar

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 364218779X

Category: Mathematics

Page: 480

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Das Buch behandelt Methoden des wissenschaftlichen Rechnens in der Moleküldynamik, einem Bereich, der in vielen Anwendungen der Chemie, der Biowissenschaften, der Materialwissenschaften, insbesondere der Nanotechnologie, sowie der Astrophysik eine wichtige Rolle spielt. Es führt in die wichtigsten Simulationstechniken zur numerischen Behandlung der Newtonschen Bewegungsgleichungen ein. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf der schnellen Auswertung kurz- und langreichweitiger Kräfte mittels Linked Cell-, P$/\3$M-, Baum- und Multipol-Verfahren, sowie deren paralleler Implementierung und Lastbalancierung auf Rechensystemen mit verteiltem Speicher. Die einzelnen Kapitel beinhalten darüberhinaus detailierte Hinweise, um die Verfahren Schritt für Schritt in ein Programmpaket umzusetzen. In zahlreichen farbigen Abbildungen werden Simulationsergebnisse für eine Reihe von Anwendungen präsentiert.

Finanzderivate mit MATLAB

Mathematische Modellierung und numerische Simulation

Author: Michael Günther,Ansgar Jüngel

Publisher: Springer-Verlag

ISBN: 3834897868

Category: Mathematics

Page: 352

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In der Finanzwelt ist der Einsatz von Finanzderivaten zu einem unentbehrlichen Hilfsmittel zur Absicherung von Risiken geworden. Dieses Buch richtet sich an Studierende der (Finanz-) Mathematik und der Wirtschaftswissenschaften im Hauptstudium, die mehr über Finanzderivate und ihre mathematische Behandlung erfahren möchten. Es werden moderne numerische Methoden vorgestellt, mit denen die entsprechenden Bewertungsgleichungen in der Programmierumgebung MATLAB gelöst werden können. In der Neuauflage wurde insbesondere das Kapitel 8 um Fallstudien erweitert, die auf gewisse Aspekte der Finanzkrise Bezug nehmen.